Fundamentos de Procesos Siderúrgicos: Colada, Laminación y Hornos

Preguntas Frecuentes sobre Procesos Siderúrgicos

18) En Colada Continua, ¿cuál es la función del tundish o artesa?

Es un recipiente distribuidor refractario que recibe el acero líquido de la cuchara y lo vierte por medio de las buzas a las líneas de colada. Su función es actuar como acumulador, permitiendo que la colada sea un proceso continuo.

19) ¿Cuáles son las tres temperaturas metalúrgicas clave en un proceso de laminación en caliente? ¿Cuál es el efecto de cada una de ellas?

• Temperatura de Recalentamiento del SLAB (SRT): 1150-1250 ºC. Prepara el material para la deformación plástica.
• Temperatura del Laminado Acabador (FRT): 800-900 ºC. Determina la microestructura final del acero laminado.
• Temperatura del Bobinado (CT): 500-700 ºC. Influye en las propiedades mecánicas del acero al controlar la precipitación y el tamaño de grano durante el enfriamiento.

20) ¿Cuáles son los principales componentes que intervienen en el balance fluidodinámico de un horno alto?

Los principales componentes son:

1. Empuje ascensional de líquidos (principio de Arquímedes).
2. Equilibrio de fuerzas (entre la presión del gas ascendente y el peso de la carga descendente).
3. Pérdida de carga a lo largo de la cuba (resistencia al flujo del gas a través de la carga).

21) Para que un horno alto produzca una tonelada de arrabio, ¿aproximadamente cuántas toneladas de mineral o carga férrica es necesario introducir por el tragante? ¿Y qué volumen de aire es necesario insuflar?

Para producir 1 tonelada de arrabio, las cantidades aproximadas son:

• Por el tragante se introduce:
  • Carga férrica (mineral, pélets, sinter): aproximadamente 1,6 t (equivalente a 1,6 t de Fe contenido).
  • Coque: aproximadamente 300 kg.
• Por las toberas de inyección se introduce:
  • Aire caliente: aproximadamente 1000 m³.
  • Combustible auxiliar (polvo de carbón, gas natural, fuel oil): aproximadamente 200 kg (si se usa).
• Por el tragante sale:
  • Gas de alto horno: aproximadamente 1500 m³.
• Por las compuertas de salida inferiores se extrae:
  • Arrabio: 1 t.
  • Escoria: aproximadamente 300 kg.

22) La ruta integral de producción de acero incorpora un convertidor BOF. La ruta eléctrica no. ¿Por qué motivo?

En la ruta integral, se parte de minerales de hierro que se reducen en un horno alto, empleando coque y carbón pulverizado como agentes reductores. El horno alto produce arrabio líquido, que contiene un alto porcentaje de carbono e impurezas. A continuación, en un convertidor BOF (Basic Oxygen Furnace), se inyecta oxígeno a alta presión para oxidar y eliminar el exceso de carbono y otras impurezas del arrabio, transformándolo en acero líquido.

En el caso de la ruta eléctrica, se parte principalmente de chatarra de acero. Esta chatarra se funde en un horno de arco eléctrico (EAF), obteniendo directamente acero líquido con una composición más cercana a la del acero final, requiriendo un afino posterior menos intensivo que el arrabio.

23) Los hornos de batería de coque, ¿trabajan en atmósfera oxidante o reductora? ¿Por qué motivo?

Las baterías de hornos verticales para la producción de coque trabajan en una atmósfera reductora dentro de las cámaras de coquización. El motivo es evitar que el carbón sea quemado (oxidado) durante el proceso de coquización, que es una destilación destructiva en ausencia de aire. Las cámaras están presurizadas y selladas para impedir la entrada de oxígeno del exterior, lo cual produciría la combustión del coque en lugar de su formación.

24) En una máquina de sinterización, cuando un carro se encuentra justo a la salida del horno de ignición, ¿el frente de llamas se encuentra en la parte superior, media o inferior de la mezcla?

Justo al salir del horno de ignición, el frente de llamas se encuentra en la parte superior de la mezcla de sinterización. El proceso de sinterización avanza hacia abajo a medida que el aire es aspirado a través de la capa de material.

Para proteger los carros de la máquina de las altas temperaturas del frente de llama, se utiliza la sobreparrilla. Esta consiste en una capa de sinter ya producido y enfriado, de granulometría gruesa, que se coloca directamente sobre las parrillas de los carros antes de cargar la mezcla fresca (mineral fino, coque, fundentes). Esta capa de sinter actúa como aislante térmico.

25) ¿Cuál es la razón de inyectar oxígeno en el convertidor? Explicar el funcionamiento de la lanza de postcombustión.

La inyección de oxígeno en el convertidor BOF es el proceso fundamental de afino. Su razón principal es transformar el arrabio líquido en acero líquido mediante la oxidación selectiva de los elementos no deseados, principalmente el carbono, pero también silicio (Si), manganeso (Mn), fósforo (P) y azufre (S), así como la eliminación de gases disueltos como hidrógeno (H) y nitrógeno (N).

Los objetivos del afino son:

• Descarburar el arrabio por oxidación del carbono (C + O₂ → CO₂ o 2C + O₂ → 2CO).
• Oxidar los elementos perjudiciales (Si, Mn, P, S) para que pasen a la escoria.
• Reducir el contenido de gases disueltos (H, N).
• Ajustar la composición química y la temperatura del baño metálico a los niveles requeridos para la colada posterior.

El oxígeno se inyecta a través de una lanza refrigerada por agua que se introduce en el convertidor. La lanza principal proyecta un chorro supersónico de O₂ sobre la superficie del baño de arrabio, creando una zona de reacción intensa.

La lanza de postcombustión es una lanza de oxígeno modificada. Además de la salida principal de oxígeno que sopla sobre el metal líquido, posee salidas secundarias de oxígeno situadas más arriba. El oxígeno de estas salidas secundarias reacciona con el monóxido de carbono (CO) que se desprende del baño metálico (CO + ½ O₂ → CO₂). Esta reacción de postcombustión libera energía térmica adicional dentro del convertidor, la cual puede ser utilizada para fundir una mayor cantidad de chatarra de acero cargada en el convertidor, mejorando la eficiencia del proceso.